一種耐高溫硅酸鹽發(fā)光陶瓷釉及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種耐高溫硅酸鹽發(fā)光陶瓷釉及其制備方法。該發(fā)光陶瓷釉主要由稀土激活堿土金屬硅酸鹽發(fā)光材料和基礎(chǔ)釉兩部分燒結(jié)而成。本發(fā)明專利技術(shù)通過(guò)釉料在燒成過(guò)程中生成發(fā)光晶體和對(duì)發(fā)光粉體進(jìn)行包覆改性兩個(gè)途徑來(lái)提高發(fā)光陶瓷釉料的耐高溫性能，從而拓展了發(fā)光陶瓷釉的應(yīng)用領(lǐng)域。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及發(fā)光陶瓷釉領(lǐng)域，具體涉及一種耐高溫硅酸鹽發(fā)光陶瓷釉及其制備方法。
技術(shù)介紹
發(fā)光陶瓷釉是施于陶瓷坯體表面，在一定溫度下燒成后具有可持續(xù)發(fā)光功能的一種陶瓷釉料，可用于發(fā)光產(chǎn)品的生產(chǎn)。該發(fā)光產(chǎn)品可將太陽(yáng)光、燈光等儲(chǔ)存起來(lái)，在夜間或黑暗環(huán)境中把儲(chǔ)存的能量以可見光的形式緩慢釋放出來(lái)，這種發(fā)光可持續(xù)幾小時(shí)甚至幾十個(gè)小時(shí)，在消防標(biāo)識(shí)、夜光標(biāo)識(shí)、應(yīng)急指示、交通指示、建筑裝飾等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，對(duì)于發(fā)光陶瓷釉的研究主要集中在硫化物發(fā)光陶瓷釉和鋁酸鹽發(fā)光陶瓷釉，但它們都屬于低溫發(fā)光釉，不耐高溫。如專利“一種蓄能發(fā)光陶瓷釉料”（CN1202472A）、“非放射性環(huán)保蓄能發(fā)光陶瓷釉料”（CN1473796A），它們的發(fā)光體采用稀土離子激活鋁酸鹽材料，由于鋁酸鹽發(fā)光材料遇水容易水解，且燒成溫度不超過(guò)900℃，難以耐高溫，燒成時(shí)易產(chǎn)生釉面缺陷等，不利于發(fā)光陶瓷的生產(chǎn)和應(yīng)用（由于陶瓷的燒成溫度一般需要1200℃以上）。而利用高溫發(fā)光陶瓷釉制成的產(chǎn)品不僅釉面質(zhì)量好，而且發(fā)光強(qiáng)度高、余輝時(shí)間長(zhǎng)，因此耐高溫發(fā)光陶瓷釉的開發(fā)極其重要。稀土激活硅酸鹽發(fā)光陶瓷釉的釉面平整光滑，釉面質(zhì)量明顯高于鋁酸鹽發(fā)光陶瓷釉，且發(fā)光材料與基礎(chǔ)釉之間過(guò)渡自然，這是由于稀土激活硅酸鹽長(zhǎng)余輝材料與硅酸鹽釉料相容性好，基礎(chǔ)釉中高含量的硅可以抑制硅酸鹽發(fā)光材料的熔融，從而不影響基礎(chǔ)釉的鋪展。與鋁酸鹽發(fā)光陶瓷釉相比，硅酸鹽發(fā)光陶瓷釉的化學(xué)穩(wěn)定性、耐水性、耐紫外光照射性更好，使用溫度也更高，是未來(lái)發(fā)光陶瓷釉的發(fā)展方向。因此，本專利技術(shù)選擇硅酸鹽為發(fā)光材料，制備耐高溫發(fā)光陶瓷釉。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于解決上述低溫發(fā)光陶瓷釉存在的不足，提供一種耐高溫、無(wú)放射性、無(wú)鉛的硅酸鹽發(fā)光陶瓷釉及其制備方法。本專利技術(shù)通過(guò)釉料在燒成過(guò)程中生成發(fā)光晶體和對(duì)發(fā)光材料進(jìn)行包覆改性兩個(gè)途徑來(lái)提高發(fā)光陶瓷釉的耐高溫性能，從而拓展發(fā)光陶瓷釉的應(yīng)用領(lǐng)域。本專利技術(shù)的目的通過(guò)以下兩種技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。一種耐高溫硅酸鹽發(fā)光陶瓷釉的制備方法(一)，包括以下步驟：（1）稀土激活堿土金屬硅酸鹽發(fā)光材料前驅(qū)體的制備：采用溶膠-凝膠自蔓延燃燒法制備發(fā)光粉的前驅(qū)體。按實(shí)驗(yàn)要求準(zhǔn)確稱量Si(OC2H5)4，再量取一定體積的共溶劑，兩者混合均勻。準(zhǔn)確稱量Eu2O3、Ln2O3、MgO或MgCO3、MCO3分別溶于適量稀硝酸溶液中，H3BO3溶于適量去離子水中。將上述溶液緩慢混合，攪拌均勻得到透明均相溶液，加入適量氨水調(diào)節(jié)PH值為1-10。然后在30-80℃水浴中不停地?cái)嚢瑁芤恨D(zhuǎn)化成濕凝膠后取出，置于烘箱中干燥生成干凝膠，再將所生成的干凝膠置于坩堝中用少量酒精引燃，發(fā)生自蔓延燃燒反應(yīng)形成稀土激活堿土金屬硅酸鹽發(fā)光材料的自燃燒粉末。（2）按質(zhì)量百分比計(jì)，基礎(chǔ)釉的化學(xué)組成范圍為：SiO2:40～85Al2O3:8～30CaO:1～10MgO:0～3BaO:0～4K2O:1～5Na2O:1～6ZnO:0～5Li2O:0～3SrO:1～8輔助材料為黏土和分散劑，所述黏土用量為基礎(chǔ)釉質(zhì)量的4～10%，分散劑用量為基礎(chǔ)釉質(zhì)量的0.1～0.5%；基礎(chǔ)釉既可以是生料釉也可以制備成熔塊釉。（3）將步驟(1)中的自燃燒粉末與步驟(2)中的基礎(chǔ)釉混合均勻，然后施釉在陶瓷坯體上，在一定氣氛下燒成。優(yōu)選的，步驟（1）所述的共溶劑為無(wú)水乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇中的一種以上。優(yōu)選的，步驟（1）所述稀土激活堿土金屬硅酸鹽發(fā)光材料含有硅酸鹽基體和稀土激活劑離子，化學(xué)組成表示式為：M2-x-yMgSi2O7:Eux,Lny，其中M選自Ca，Sr，Ba中的一種或多種元素，Ln選自Nd，Dy，Tm，Ce，Sm，Ho，Pm，Er，Yb，Lu和Pr中的一種或多種元素；x，y為摩爾系數(shù)，其中0.0001≤x≤0.1,0≤y≤0.25。優(yōu)選的，步驟（2）所述的分散劑為檸檬酸銨、聚丙烯酸銨和羧甲基纖維素鈉中的一種以上。優(yōu)選的，步驟（3）所述自燃燒粉末的質(zhì)量占自燃燒粉末與基礎(chǔ)釉總質(zhì)量的15～45%，基礎(chǔ)釉的質(zhì)量占自燃燒粉末與基礎(chǔ)釉總質(zhì)量的55%～85%。優(yōu)選的，步驟（3）所述一定氣氛為還原氣氛。優(yōu)選的，步驟（3）所述的燒成溫度為1000～1400℃，保溫時(shí)間為0.5h～3h。在步驟（3）陶瓷釉料中加入顏料可制得彩色發(fā)光陶瓷釉。一種耐高溫硅酸鹽發(fā)光陶瓷釉的制備方法(二)，包括以下步驟：(1)稀土激活堿土金屬硅酸鹽發(fā)光材料的制備：按配比稱量Eu2O3、Ln2O3、MgO或MgCO3、MCO3、SiO2以及助溶劑H3BO3后，充分混合，在還原氣氛下燒結(jié)。樣品燒成后進(jìn)行粉碎并過(guò)篩，即可得到相應(yīng)粒度的稀土激活堿土金屬硅酸鹽發(fā)光材料的粉體。(2)稀土激活堿土金屬硅酸鹽發(fā)光材料的包覆：將一定粒度的稀土激活堿土金屬硅酸鹽發(fā)光材料的粉體分散到包覆材料溶液中形成懸浮液，或者將包覆材料逐漸滴加到一定粒度的發(fā)光粉懸浮液中，待包覆材料在發(fā)光粉表面形成包覆層后，用離心機(jī)離心分離剩余溶液，用去離子水和乙醇交替洗滌，烘干。為了進(jìn)一步提高包覆效率和發(fā)光粉體的耐高溫性能，也可進(jìn)行二次包覆，第一次包覆后，依據(jù)包覆層的特性在200℃～700℃范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)燒，冷卻后可進(jìn)行第二次包覆。(3)按質(zhì)量百分比計(jì)，基礎(chǔ)釉的化學(xué)組成范圍為：SiO2:40～85Al2O3:8～30CaO:1～10MgO:0～3BaO:0～4K2O:1～5Na2O:1～6ZnO:0～5Li2O:0～3SrO:1～8輔助材料為黏土和分散劑，所述黏土用量為基礎(chǔ)釉質(zhì)量的4～10%，分散劑用量為基礎(chǔ)釉質(zhì)量的0.1～0.5%；基礎(chǔ)釉既可以是生料釉也可以制備成熔塊釉。(4)將包覆后的發(fā)光粉體與基礎(chǔ)釉混合均勻，然后施釉在陶瓷坯體上，在一定氣氛下燒成。優(yōu)選的，步驟（1）所述稀土激活堿土金屬硅酸鹽發(fā)光材料含有硅酸鹽基體和稀土激活劑離子，化學(xué)組成表示式為：M2-x-yMgSi2O7:Eux,Lny，其中M選自Ca，Sr，Ba中的一種或多種元素，Ln選自Nd，Dy，Tm，Ce，Sm，Ho，Pm，Er，Yb，Lu和Pr中的一種或多種元素；x，y為摩爾系數(shù)，其中0.0001≤x≤0.1,0≤y≤0.25。優(yōu)選的，步驟（1）所述的燒成溫度為1100～1400℃，保溫時(shí)間為0.5h~12h。優(yōu)選的，步驟（2）所述的二次包覆的包覆層既可以與第一次包覆的包覆層相同，也可以不同；所述包覆材料為正硅酸乙酯、硅酸鈉、九水硝酸鋁、鋯溶膠與硅溶膠中的一種以上，包覆層由二氧化硅、氧化鋁、硅酸鋯的至少一層所構(gòu)成；所述包覆材料與發(fā)光粉體的質(zhì)量比為（0.01～0.3）：1。優(yōu)選的，步驟（3）所述的分散劑為檸檬酸銨、聚丙烯酸銨和羧甲基纖維素鈉中的一種以上。優(yōu)選的，步驟（4）所述包覆后的發(fā)光粉體的質(zhì)量占包覆后的發(fā)光粉體與基礎(chǔ)釉總質(zhì)量的15～45%，基礎(chǔ)釉的質(zhì)量占包覆后的發(fā)光粉體與基礎(chǔ)釉總質(zhì)量的55%～85%。優(yōu)選的，步驟（4）所述一定氣氛為空氣氣氛或還原氣氛。優(yōu)選的，步驟（4）所述燒成的溫度為1000～1400℃，保溫時(shí)間為0.5h~6h。在步驟（4）陶瓷釉料中加入顏料可制得彩色發(fā)光陶瓷釉。由以上所述的制備方法制得的一種耐高溫硅酸鹽發(fā)光陶瓷釉。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：(1)本專利技術(shù)通過(guò)釉料在燒成過(guò)程中生成發(fā)光晶體這一途徑制備的發(fā)光釉料，在100本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種耐高溫硅酸鹽發(fā)光陶瓷釉的制備方法，其特征在于，步驟如下：（1）稀土激活堿土金屬硅酸鹽發(fā)光材料的制備：在Si(OC2H5)4中加入共溶劑，兩者混合均勻得溶液A；準(zhǔn)確稱量Eu2O3、Ln2O3、MgO或MgCO3、MCO3分別溶于稀硝酸溶液中得金屬溶液；H3BO3溶于去離子水中得溶液B;將溶液A、金屬溶液、溶液B混合，攪拌均勻得到透明均相溶液，加入氨水調(diào)節(jié)PH值為1?10，然后在30?80℃水浴中不停地?cái)嚢瑁芤恨D(zhuǎn)化成濕凝膠后取出，置于烘箱中干燥生成干凝膠，再將所生成的干凝膠置于坩堝中用酒精引燃，發(fā)生自蔓延燃燒反應(yīng)形成稀土激活堿土金屬硅酸鹽發(fā)光材料的自燃燒粉末；（2）按質(zhì)量百分比計(jì)，基礎(chǔ)釉的化學(xué)組成如下：SiO2:?40～85????Al2O3:?8～30CaO:?1～10??????MgO:?0～3BaO:?0～4???????K2O:?1～5Na2O:?1～6??????ZnO:?0～5Li2O:?0～3??????SrO:?1～8輔助材料為黏土和分散劑，所述黏土用量為基礎(chǔ)釉質(zhì)量的4～10%，分散劑用量為基礎(chǔ)釉質(zhì)量的0.1～0.5%；（3）將步驟(1)中的自燃燒粉末與步驟(2)中的基礎(chǔ)釉混合均勻，然后施釉在陶瓷坯體上，在還原氣氛下燒成。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種耐高溫硅酸鹽發(fā)光陶瓷釉的制備方法，其特征在于，步驟如下：（1）稀土激活堿土金屬硅酸鹽發(fā)光材料的制備：在Si(OC2H5)4中加入共溶劑，兩者混合均勻得溶液A；準(zhǔn)確稱量Eu2O3、Ln2O3、MgO或MgCO3、MCO3分別溶于稀硝酸溶液中得金屬溶液；H3BO3溶于去離子水中得溶液B;將溶液A、金屬溶液、溶液B混合，攪拌均勻得到透明均相溶液，加入氨水調(diào)節(jié)PH值為1-10，然后在30-80℃水浴中不停地?cái)嚢瑁芤恨D(zhuǎn)化成濕凝膠后取出，置于烘箱中干燥生成干凝膠，再將所生成的干凝膠置于坩堝中用酒精引燃，發(fā)生自蔓延燃燒反應(yīng)形成稀土激活堿土金屬硅酸鹽發(fā)光材料的自燃燒粉末；（2）按質(zhì)量百分比計(jì)，基礎(chǔ)釉的化學(xué)組成如下：SiO2:40～85Al2O3:8～30CaO:1～10MgO:0～3BaO:0～4K2O:1～5Na2O:1～6ZnO:0～5Li2O:0～3SrO:1～8輔助材料為黏土和分散劑，所述黏土用量為基礎(chǔ)釉質(zhì)量的4～10%，分散劑用量為基礎(chǔ)釉質(zhì)量的0.1～0.5%；（3）將步驟(1)中的自燃燒粉末與步驟(2)中的基礎(chǔ)釉混合均勻，然后施釉在陶瓷坯體上，在還原氣氛下燒成。2.一種耐高溫硅酸鹽發(fā)光陶瓷釉的制備方法，其特征在于，步驟如下：(1)稀土激活堿土金屬硅酸鹽發(fā)光材料的制備：稱量Eu2O3、Ln2O3、MgO或MgCO3、MCO3、SiO2以及助溶劑H3BO3后，充分混合，在還原氣氛下燒結(jié)后進(jìn)行粉碎并過(guò)篩，即可得到相應(yīng)粒度的稀土激活堿土金屬硅酸鹽發(fā)光材料的粉體；(2)稀土激活堿土金屬硅酸鹽發(fā)光材料的包覆：將稀土激活堿土金屬硅酸鹽發(fā)光材料的粉體分散到包覆材料溶液中形成懸浮液，或者將包覆材料逐漸滴加到發(fā)光粉懸浮液中，待包覆材料在發(fā)光粉表面形成包覆層后，用離心機(jī)離心分離剩余溶液，用去離子水和乙醇交替洗滌，烘干；第一次包覆后，依據(jù)包覆層的特性在200℃～700℃范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)燒，冷卻后可進(jìn)行第二次包覆；(3)按質(zhì)量百分比計(jì)，基礎(chǔ)釉的化學(xué)組成如下：SiO2:40～85Al2O3:8～30CaO:1～10MgO:0～3BaO:0～4K2O:1～5Na2O:1～6ZnO:0～5Li2O:0～3SrO:1～8輔助材料為黏土和分散劑，所述黏土用量為基礎(chǔ)釉質(zhì)量的4～10%，分散劑用量為基礎(chǔ)釉質(zhì)量的0.1～0.5%；(4...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：稅安澤，熊敏，高小云，胡松濤，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：廣東;44